一種高精度的面部化妝品保濕功效檢測方法

付嬈 高琳 李維興 侯森

保濕效果評價是保濕化妝品上市銷售前進行功效評價的關鍵步驟之一，其中皮膚水分含量測量是檢驗化妝品保濕效果的重要指標。我們采用目前現行的標準方法測量皮膚水分含量時，出現數值不斷上升且波動較大的情況，嚴重影響了化妝品保濕能力評測的準確性。本文研究了皮膚水分含量測量產生誤差的原因，提出了皮膚生理狀態改變和皮膚本身形變能力的差異是影響皮膚水分測量準確性的重要因素。基于以上因素，在現行標準方法所允許的范疇內，通過控制測量時間間隔和優選測量位點，建立了一套高精準的面部化妝品保濕功效檢測方法。

我們所選取的測量時間間隔為5s，測試位點為顴骨最高處，眼角1.5cm 處以及與前兩點構成等腰三角形處三點，并用此方法成功驗證了一款面膜的保濕效果，測量準確性顯著提高。本研究對推動保濕功效評價方法的規范與發展具有普遍指導和借鑒意義。

關鍵詞：皮膚水分含量；測量穩定性；面部取點；保濕功效

近年來，我國化妝品行業發展穩健增長，預計到2025 年市場規模將達到10000 億元，其中申報備案的保濕化妝品占全部護膚品類目近90%，發展前景廣闊[1]。

根據我國《化妝品功效宣稱評價規范》[2]，上市銷售的具有保濕功效的化妝品必須通過文獻調研、研究數據分析或者其他功效宣稱評價試驗等手段，對其保濕功效進行測試和評價[3]。因而皮膚水分含量測量，特別是面部皮膚水分含量的測量成為保濕化妝品上市的重要環節之一。

我國已發布多條保濕功效評價標準及方法，如《化妝品保濕功效評價指南》《潔面產品的保濕和控油功效人體測試》等，雖然廣泛運用于各大公司和第三方檢測機構進行保濕功效的評測，但是在實際應用時，發現這些方法測量誤差較大，尤其是對同一部位多次測量時，會出現測量值不斷上升且波動較大的問題[4]。對同一位點進行多次測量是為了避免偶然失誤導致測量錯誤，此時，測量數據的大幅波動會影響測量結果的準確性。特別是在比較兩款化妝品保濕功效時，如若產品間差異較小，測量值波動帶來的巨大誤差將會顯著降低產品間的差異性，妨礙產品間保濕功效的比較。盡管皮膚水分含量測量數據的波動問題已被廣為人知，但是人們對其產生的原因還不清楚，改善測量誤差的方法也未見報道。厘清皮膚水分測量波動產生的原因，在已有標準規范下建立一套精準的測量面部皮膚化妝品保濕功效的方法，來評價面部保濕產品的功效，已成為化妝品檢測行業急需解決的問題。

皮膚水分含量通常使用電容法測量[5]，其測試原理在于水分子極性較大，具有較高的介電常數（約為81），與其他物質的介電常數（小于7） 差異顯著。干燥的皮膚角質層是一個絕緣媒介，當角質層發生水合時，其電容值將會發生改變，電容值越高，表明皮膚角質層的含水量越高[5]。此方法具有靈敏、精確、重現性好、操作簡單、成本低等諸多優點，是目前保濕功效評價常用的方法之一[6]。

我國電容法測量常用的儀器是德國CK 皮膚水分含量測試探頭Corneometer CM 825，目前使用該儀器測皮膚水分含量已成為我國化妝品企業和檢測機構的共識。

針對現行標準下缺少必要的操作細則，導致皮膚水分測量數值波動大的問題，我們研究了影響皮膚水分含量測量的因素，在現有標準方法規定的范疇內，研發了一套誤差小的面部皮膚化妝品保濕功效的測量方法，并成功將該方法應用于一款面部化妝品的保濕功效評價。

01 材料與方法

1.1 時間間隔對手臂水分含量影響的測試

用紙巾清潔手臂內側肌膚，在恒溫（20±2 ℃） 恒濕（相對濕度50%±5%） 環境中靜坐30min。選擇前臂屈側大小為3 cm×3 cm 區域，4 個頂點為測試點。使用皮膚水分含量測試儀Cormeter CM825 配有MPA_CTplus 軟件（德國CK 公司） 進行測試，測試前根據說明書對儀器校準，每個點重復測量10 次，證明儀器測量值準確可靠。

為了探究不同時間間隔對水分含量的影響，分別設置間隔1s 和間隔5s 進行兩組測試。

1.2 皮膚形變的難易程度對水分含量影響的測試

為了排除皮膚本身生理變化，選擇豬皮研究形變難易程度對水分含量的影響。將豬皮放置在恒溫（20±2℃）恒濕（相對濕度50%±5%） 環境中30 min，選取豬皮中心位置為測試點，重復測量10 次，每次間隔5s。再用小刀剔除豬皮脂肪部分得到薄豬皮，選取相同位置，重復測量10 次，每次間隔5s。

1.3 面部不同位置對水分含量影響的測試

受試者在恒溫（20±2 ℃） 恒濕（ 相對濕度50%±5%） 環境中靜坐30 min。選擇面部不同位置的7個點作為測試點，A 點在顴骨最高處；B 點在距離眼角1.5cm 處；C 點在顴骨邊緣與A、B 兩點形成等腰三角形；D點在額頭中心；E 點在垂直于眼球與平行鼻梁中心的兩條線交接處；F 點在下巴中心，G 點在眼睛正下方顴骨邊緣。

每個點重復測量10 次，每次間隔5s。

1.4 方法驗證

受試者使用HFP 潔面乳（廣州蛋殼網絡科技有限公司） 清洗面部后，在恒溫（20±2 ℃） 恒濕（相對濕度50%±5%） 環境中靜坐30 min。測得左右臉A、B、C 三點初始水分含量。左臉作為測試組，在測試區域敷上益生菌面膜（德之馨有限責任公司），15min 后摘掉；右臉作為對照組，不做處理。分別測量左右臉1h、2h、3h 的水分含量，每個點重復測量3 次，每次間隔5s。

1.5 數據統計

所有結果均以均值± 標準差表示。對照組與測試組之間比較，采用獨立樣本t 檢驗，雙尾檢驗，檢驗水準α =0.05。

02 結果與討論

2.1 時間間隔對水分含量測量的影響

我們研究了手臂皮膚4 點（圖1a）的皮膚水分含量，統計了測量時間間隔對測試數據的影響（圖1b、1c），并且研究了每個點在不同間隔時間下10 次連續皮膚水分含量的測量值（圖1d、圖1k）。實驗發現用傳統方法對同一點進行多次測量，數據出現隨測量次數不斷上升的現象（圖1d、1f、1h、1j）。普遍認為在測試過程中，皮膚受到測量探頭的按壓引起一系列生理變化。例如：水分會在皮膚淺層不斷聚集，這就導致量測量結果隨著測量次數增加不斷升高。我們發現適當增加測量時間間隔，能讓皮膚生理狀態得到恢復，會減少水分含量增加的趨勢。在手臂內側取4 個點進行測量，當測量時間間隔從1s 延長至5s 后，測量值不斷上升的現象得到有效緩解（圖1e、1g、1i、1k）。

進一步研究發現在控制時間間隔后，測量導致的皮膚生理狀態改變仍然會不斷累計，測量10 次左右時測量值會有略微上升。但是5s 的間隔足夠消除前3 次測量中的測量值上升的現象。水分含量測量是行標[7] 規定的保濕評價方法，并未寫明兩次測量的時間間隔，因此規定5s 測量間隔完全符合標準，并且滿足大多數實驗中重復三次之后進行統計學處理的需求。

除了設置5s 間隔緩解測量值上升之外，實驗發現手臂不同部位測量值的波動也不相同（圖1b、1c）。其中A、C 兩點的誤差值較大，而B、D 兩點測量數據間的重復性較好。這就意味著在評價化妝品保濕功效時，若取A、C 兩點進行測量，則本底數據波動就會較大，會降低由化妝品保濕作用導致的水分含量差異。我們發現B、D 兩點相對A、C 兩點，皮膚更薄，形變能力更小。這種皮膚形變能力是否是影響其水分含量測量數值穩定性的原因？為了避免測量時活體皮膚生理狀態變化而導致的測量值變動，我們以豬皮為模型研究了不同形變能力的皮膚對水分含量測量值的影響。

2.2 皮膚形變能力對水分含量測量的影響

實驗比較了容易形變的厚豬皮（圖2a） 和不易形變的薄豬皮（圖2b） 的水分含量變化，發現測量數據的波動性和其形變能力正相關（圖2c、2d、2e）。在施加相同壓力的情況下，脂肪含量較多的豬皮產生較大的形變，數據波動較大。脂肪含量較少的豬皮產生的形變較小，數據較為穩定。我們推測造成這一現象的原因主要有以下三點：

其一，皮膚表面并非光滑平面，而是具有褶皺的立體結構，隨著壓力的增加，這些褶皺會被壓平，導致儀器探頭和皮膚的接觸面積改變，從而影響了水分含量測量。形變能力大的皮膚，受到壓力時，這種皮膚表面微觀結構改變的隨機性比較大，測量數值波動較大。

其二，形變能力大的厚豬皮，往往皮下肌肉組織較多，受擠壓時皮膚的性質會受到下層組織的影響。例如：水分可能會從下層組織滲到表層皮膚。這種下層組織對表層皮膚的影響往往是隨機的，導致了其測量數值的不可控。

其三，對于形變能力較大的皮膚，測試員每次測量時不容易控制按壓力度與角度，測量探頭與皮膚的接觸情況不同，導致測得的水分含量發生改變。

皮膚形變能力是導致水分含量測量數據波動的原因之一，這就意味著在不同的皮膚測量位點，其數值的變動往往取決于測量點本身的形變能力。篩選形變能力小的部位，即水分含量測量值波動小的部位，將會有效提高測量精度，降低本底噪聲。目前現有的保濕功效評價標準中對于測量點選擇沒有具體規定，可以在現有標準方法的規定內選擇波動值小的點進行測量，從而實現提高測量精確度。

2.3 面部選點對水分含量測量的影響

為了驗證形變能力對皮膚水分測量值的影響，在面部選取半張臉7 個點測試其水分含量，這7 個點已基本涵蓋面部不同區域（圖3）。結果表明，面部脂肪含量較多且無平整骨骼支撐的區域，形變能力較大：E 點位于臉頰中央，脂肪較厚，數據波動明顯；G 點位于眼睛正下方顴骨邊緣，受力不均勻，數據波動明顯；F 點位于下巴，脂肪含量較高，同時骨骼上翹，數據波動較大；D 點位于額頭，雖然皮薄也有骨骼支撐，卻是痘痘閉口多發區，不夠平整，測量數據波動較大。相對而言，形變能力較小的點，如A、B、C 三點，皮膚下面有骨骼支撐，脂肪含量較少且皮膚光滑，測試數據穩定。

保濕功效評價標準中只規定了測試區域面積為3cm×3 cm[7]，未規定面部具體位置。人體面部骨骼和脂肪分布并不均勻，隨機取點而取到形變能力大的點的概率較高，固定選點能減少形變導致的數據不穩定問題。由此我們選取A 點顴骨最高處；B 點距離眼角1.5 cm 處；C 點顴骨邊緣與A、B 兩點形成等腰三角形處進行面部皮膚水分含量測量，不但能有效解決選點問題，而且這三個選點易于描述，有利于在不同檢測機構進行推廣。

根據時間間隔測試和面部選點測試的結果，我們建立了面部水分含量測試的新方法：選取面部A、B、C 三點作為測試部位，每個點重復測量3 次，每次間隔5 s。同時發現A、B、C 三點主要集中分布在一塊3 cm×3 cm 的區域，這三點的水分含量差異較其余幾點小，因此實際測量時，即可取A、B、C 三點中任意一點，進行化妝品保濕功效單點的測試和比較，又可以取A、B、C 三點平均值代表面部該區域的水分含量進行測試和比較。

2.4 新方法驗證

我們用新方法測試了一款面膜產品在使用前、后水分含量變化。如圖4 所示，A、B、C 三點單點測試數據誤差較小，且使用產品1h、2h、3h 后均與未使用有極顯著差異，表明此面膜保濕效果可以持續3h。同時，以A、B、C 三點平均值代表的區域進行水分含量測試也顯示該產品在使用1h、2h、3h 后均與未使用有極顯著差異。兩種比較方式，測量結果誤差值都較小，但是由于A、B、C 三點本身的水分含量差異導致區域內測量誤差大于單點測量。實際應用中優先建議使用A、B、C 三點單點測量值進行面部化妝品保濕效果的評價。

03 結論

目前已有的標準和方法在測量皮膚水分含量時精準度不高、誤差較大。研究認為皮膚自身生理變化和皮膚形變能力差異是造成數據精確度下降的主要原因。在現行標準方法的規定內，通過控制測量時間間隔5s，有效降低了測量時由皮膚自身生理變化帶來的水分含量升高。通過篩選三處形變能力較小的測試位點， A 點顴骨最高處；B點距離眼角1.5 cm 處；C 在顴骨邊緣與A、B 兩點形成等腰三角形處，減少形變對皮膚水分測量產生的影響，建立了一套高精準度的面部皮膚化妝品保濕功效的測量方法，并使用一款保濕化妝品對新方法進行了驗證。本實驗不但提出了皮膚水分含量測量數據波動產生的原因，還建立了一套在現有標準規定內的高精準面部皮膚化妝品保濕功效的測試方法，對推動保濕功效評價方法規范與發展具有普遍指導和借鑒意義。